納米粒子膜可以卷起來
2015年08月06日 9:38 3686次瀏覽 來源： 科技日報 分類： 新材料前沿 作者： 常麗君
20多年前，科學(xué)家就用納米粒子造出了2d薄膜、3d晶體等各種隨機(jī)聚集結(jié)構(gòu)，但一直還不能把一張薄膜卷起來，或折成復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。最近，美國芝加哥大學(xué)、密蘇里大學(xué)和美國能源部阿爾貢國家實驗室的研究人員發(fā)現(xiàn)，用一種簡單的方法就能做到這一點。這讓科學(xué)家有望設(shè)計出電、磁、機(jī)械屬性可調(diào)節(jié)的新型薄膜，而這些新型薄膜在各種電子設(shè)備中有著廣泛用途。同時，這項研究對理解生物系統(tǒng)也有重要意義。
據(jù)報道，給一些金納米粒子(只有幾千個金原子)涂上一層類似油的有機(jī)分子后，會讓金粒子聚在一起。當(dāng)它們漂浮在水上時，會形成一張膜，水蒸發(fā)后，就留下一小片薄膜。該項目負(fù)責(zé)人、美國能源部納米材料中心科學(xué)家林小民(音譯)說：“就像個鼓面。但它非常薄，由單層納米粒子構(gòu)成。”
把薄膜放在掃描電子顯微鏡的電子束下面時，它每次都以相同方向彎折，甚至卷成管狀。林小民說：“這讓我們很好奇，為何它會向一個方向彎折。”
他們分析了這種現(xiàn)象的原因，答案與薄膜表面的有機(jī)分子有關(guān)。這些有機(jī)分子是憎水的，漂在水面時會盡量避免與水接觸，最終會在納米粒子膜上下形成非均勻分布。當(dāng)電子束照射這些有機(jī)分子時，會讓它們和鄰居分子間形成額外的鍵，產(chǎn)生不對稱壓力而讓薄膜彎折。
倫敦帝國學(xué)院化學(xué)物理學(xué)教授費爾南多·布萊斯密說：“這些結(jié)果非常吸引人，將大大提高我們造出形狀可控的納米結(jié)構(gòu)的能力。”
理論上，用這種方法能使任何納米粒子薄膜發(fā)生折疊，只要膜的表面分子是非對稱分布的。林小民說：“你可以用一種憎水分子，通過水面排斥使有機(jī)分子形成非均勻分布，也可以用兩種不同的分子，關(guān)鍵是分子必須是非均勻分布。”
責(zé)任編輯：徐婷
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